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| 坝肩 |
1.1工程概况
炉坪水库电站位于福建省闽清县省璜镇谷口村的梅溪上游。梅溪为闽江一级支流，干流全长78.6km，全流域面积956km2。本电站坝址以上流域面积18.7km2，水库总库容216万m3，电站总装机1.2MW，拦河坝为浆砌石抛物线拱坝，坝顶弧长144.38m，坝顶宽2.5m，最大坝高31.88m，表孔自由溢流面净宽30m，正常蓄水位478.00m，设计洪水位479.96m，校核洪水位480.38m，大坝为Ⅳ等工程4级建筑物。拦河坝于2001年9月动工，2002年7月完工。
1.2坝址地形、地质条件
坝址河流流向为N20°E，地形呈“V”字型，左岸坡度为40～45°,右岸30～38°，正常蓄水位时，河宽85m。工程区位于福建省东部戴云山脉东北部，福安—南靖北东向断裂带东侧，浦城—永泰南北向断裂东面8～12km，地质构造以微弱的垂直差异升降为主，坝址分布地层为侏罗系上统南园组第二段英安质凝灰熔岩，右岸455.00～473.00m高程基岩出露，第四系坡残积层分布左、右岸473.00m高程以上。坝址主要发育断裂构造有：产状N20～40°E，NW∠70～80°，宽0.5～1.0m，充填构造角砾岩。节理主要为N15～20°W，NE∠65～70°，局部以节理密集带形式出现，节理均有不同程度的张开，充填风化岩屑。
1.3坝基开挖及问题提出
由于某种原因，初设时未进行工程钻探，仅在左、右岸布置平硐及探槽进行揭示，2001年10月当坝基开挖揭露时，发现右岸473.00m高程以下（包括河床）岩石完整新鲜，岩体为Ⅰ～Ⅱ类，而右岸473.00m高程以上岩石相对破碎，且风化较严重。按原开挖图往山体超挖2～3m，岩石仍无明显改善，建基面仅达强风化下限～弱风化上限，呈Ⅲ～Ⅳ类岩体。就此情况，当时提出了两种方案，一种是采用重力墩方案，一种则是对坝肩进行复核处理。为了节省投资、缩短工期，最终选用了复核处理方案。
2.坝肩稳定复核
2.1调整拱坝几何尺寸
通常在拟定拱坝的几何尺寸时，一般都是在边界条件确定的情况下，通过计算坝体各点应力，使应力满足规范要求的前提下，尽可能地减少坝体工程量。该工程由于右岸473.00m高程以上建基面为Ⅲ～Ⅳ类岩体，在调整坝体的几何尺寸时，考虑以下因素，一是尽可能使之有利于坝肩的稳定复核及应力要求，根据拱中心角与推力关系曲线（《水工手册》图22-3-11），调整时拟定几组中心角进行试算，试算结果显示中心角在75～80°之间对坝肩推力最为有利；二是根据坝肩岩体承载力，拱坝肩考虑适当加厚，使之满足岩体承载力。经应力计算，原坝体几何尺寸调整如表1所示。
表1调整后拱坝主要参数
高程480.38478.00473.00467.00461.00455.00451.00448.50
拱冠厚度（m）2.52.84.1595.0185.5056.1176.8417.500
左拱厚度（m）2.52.84.7836.0226.8817.6468.5519.315
右拱厚度（m）2.52.84.3675.5206.6057.3407.8678.250
拱冠左曲率半径（m）69.15069.00062.28254.93348.45042.92439.81838.125
拱冠右曲率半径（m）69.15069.00062.76656.01450.14245.23942.55341.125
左中心角（°）41.32339.80639.58737.72834.66131.69022.50916.785
右中心角（°）40.71039.80639.47837.76933.50926.94921.19416.907
左中心弧长（m）67.91063.59256.87846.42336.00528.09816.96111.672
右中心弧长（m）66.18763.59257.06147.41735.48723.95616.90512.690
2.2右坝肩稳定复核
①稳定计算
根据开挖揭示，右坝肩473.00m高程以上建基面虽然相对破碎，但未发现有明显的滑动面，而且本坝高不高，因此选用“所需坚岩线法”进行计算，计算成果见表2。
表2最小坚岩线长度表
高程480.38478.00478.00473.00473.00467.00467.00461.00461.00455.00455.00451.00451.00448.50
摩擦系数0.80.80.91.01.11.11.1
凝聚力（MPa）0.70.70.80.91.01.01.0
单位高推力合力（KN/m）1196.627779.1251844.5124395.1655942.2906264.0835436.021
拆减后张开面渗水压力（KN/m.m）11.9036.9066.9096.69126.90146.90159.40
稳定安全系数4444444
最小坚岩线长度（m）α=05.8314.3659.67415.36317.48521.48624.387
α=56.5425.36710.02316.45119.96822.03125.763
α=107.8436.49511.30117.58619.96322.69526.841
α=158.4757.01311.96818.01320.75623.03527.151
α=209.0038.42712.03118.75621.05123.84327.654
表中计算公式为：
l=[KH-f’(V-U)]/c’
其中：l—计算所需坚岩线长度，m
K—稳定安全系数
H—计算滑动面切向力，KN
V—计算滑动面法向力，KN
U—张开面渗水压力，KN
f’—摩擦系数
c’—凝聚力，MPa
②稳定分析
据表2计算结果，按比例分高程绘制在地形图上即得所需坚岩线包络图（图1～3），从图1～3可见，包络线均在基岩线内，故坝肩473.00m高程以上稳定满足要求。
3.坝肩处理措施
根据稳定复核，右坝肩稳定满足规范要求，但考虑到坝肩对拱坝的重要性，除了按常规采取帷幕、固结处理外，473.00m高程以上增加钢筋砼垫座，钢筋砼垫座厚900mm，上、下层配置Φ20@200的钢筋网（见图4），以增加该部的整体性，防止坝肩局部压缩变形；同时沿坝肩的下游侧设置二排Φ100排水孔（见图4），间、排距均为1500mm，以减少坝肩的渗透压力。经综合处理，大坝自水库蓄水以来尚未发现异常现象。
4.结束语
目前我国水利水电工程对拱坝的建基面要求是：高拱坝要求尽量置于新鲜或微风化岩体上，一般高拱坝和中等高拱坝尽量置于微风化或弱风化中部。而美国、日本及前苏联的规范中，没有明确按基岩风化程度确定开挖深度。因此，笔者认为对于中等高以下的拱坝，其建基面只要满足规范要求的稳定和承载力的安全系数前提下，经基础处理，建基面可适当放松对岩体的要求。
